第1节 能量的转移和转化（举一反三讲义）物理沪科版（五四学制）九年级下册

本初中物理讲义聚焦能量的转移和转化核心知识点，系统梳理能量的多种形式、转移与转化的区分及现象解释，进而理解能量守恒定律并学会分析物理现象，构建从具体实例到规律总结的递进式学习支架。 资料以思维导图可视化知识结构助力模型建构，通过流星发光、冲天炮升空等典例培养科学推理能力，融入“人造太阳”、C919等科技实例渗透社会责任。课中辅助突破守恒定律重难点，课后分层训练帮助学生查漏补缺，强化能量观念。

第1节 能量的转移和转化 目录 学习目标 1 思维导图 2 知识梳理 2 知识点一、能量的转移或转化 2 知识点二、能量守恒定律 4 方法技巧 6 方法技巧一、 识别能量转化的方法 6 方法技巧二、 对能量转化和转移的理解 6 巩固训练 6 学习目标 1. 了解能量及其存在的多种形式。 2. 知道能量的转移和转化，能解释一些常见现象中的能量转化过程。 3. 理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。 重点：理解能量守恒定律。 难点：理解能量守恒定律。 思维导图 知识梳理 知识点一、能量的转化和转移 1. 物质不同的运动形式对应不同的能量 （1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。 （2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都具有内能。 （3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。 （4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。 （5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。 （4）核能：即原子能。原子核结构发生变化放出的能量。 2. 能量的转化和转移 不同形式的能量在一定条件下都可以转移或转化。 【典例1】能量转化是非常普遍的现象，下列关于能量转化的叙述正确的是（    ） A．洗衣机甩干衣服时，将内能转化为机械能 B．给蓄电池充电时，将化学能转化为电能 C．炉灶中烘焙燃烧时，将内能转化为化学能 D．植物吸收太阳光进行光合作用，将光能转化为化学能 【答案】D 【详解】 A．洗衣机甩干衣服时，消耗电能，电动机将电能转化为机械能，故A错误； B．给蓄电池充电时，消耗电能，电能转化为化学能储存在电池中，故B错误； C．炉灶燃烧燃料时，化学能转化为内能，故C错误； D．植物光合作用，利用太阳光将水和二氧化碳转化成有机物，是将太阳能（光能）转化为化学能储存在有机物中，故D正确。故选D。 【变式1】下列过程中，能量发生转化的是 ，能量发生转移的是 。（均填序号） ①杯中的热水慢慢变凉 ②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴 ③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来 ④抱住热水袋，会感到双手暖和 ⑤在磨刀石上磨刀时，刀会变热 【答案】 ②③⑤ ①④ 【详解】能量转化是一种形式的能量转变为另一种形式的能量；能量转移是能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量形式不变。 ①杯中的热水慢慢变凉：热水的内能转移到空气中，能量形式不变，是能量转移。 ②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴：流星与空气摩擦，机械能转化为内能和光能，是能量转化。 ③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来：水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，是能量转化。 ④抱住热水袋，会感到双手暖和：热水袋的内能转移到手上，能量形式不变，是能量转移。 ⑤在磨刀石上磨刀，刀会变热：机械能转化为内能，是能量转化。 所以能量发生转化的是②③⑤，能量发生转移的是①④。 【变式2】下列现象中属于能量转移的是 ，属于能量转化的是 。 【答案】 ② ①③④ 【详解】①煤炭燃烧，消耗了化学能，得到内能，化学能转化为内能，属于能量转化； ② 热水自然冷却，是通过热传递的方式改变水的内能，属于能量的转移； ③ 搓手取暖，是通过做功的方式改变内能，是机械能转化为内能，属于能量转化； ④ 灯泡发光，消耗电能，获得光能和内能，电能转化为光能和内能，属于能量转化； 故属于能量转移的是②，属于能量转化的是①③④。 【变式3】下列现象中，属于内能转化为机械能的是 A．用打气筒打气，气筒壁发热 B．锯木头时，锯条发热 C．用电熨斗烫衣服，电熨斗发热 D．被点燃的冲天炮腾空而起 【答案】D 【详解】A．筒壁发热，说明内能增加了，而打气时克服筒壁之间的摩擦做功，所以是机械能转化为内能，故A不符合题意； B．锯木头时克服木头与锯条之间的摩擦做功，使锯条的内能增加，温度升高，机械能转化为内能，故B不符合题意； C．用电熨斗烫衣服要消耗电能，电熨斗发热说明电熨斗的内能增加，所以是电能转化为内能，故C不符合题意； D．被点燃的冲天炮燃烧火药产生大量的热，腾空而起是燃烧火药做功，所以是火药的内能转化成了冲天炮的机械能，故D符合题意。 故选D。 知识点二、能量守恒定律 1. 能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到其他部分；在转化或转移的过程中，能量的总和保持不变。 2. 对能量守恒定律的理解 （1）能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。 （2）能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 3. 永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过，因为违背了能量守恒定律。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 4. 能量转化或转移的过程不仅遵循能量守恒定律，还具有方向性。 【典例1】原子是由原子核和 组成的，原子核是由带正电的质子和 的中子组成的。 【答案】 核外电子 不带电 【详解】原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的，原子核带正电，电子带负电；原子核又是由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。 【变式1】如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（    ） A．小球弹起的高度越来越小，在此过程中能量守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．在小球的运动中是通过热传递的方式使其内能增加 D．小球和地面之间发生撞击，内能转化为机械能 【答案】A 【详解】AD．由图可知，小球运动过程中，克服空气摩擦或与地面撞击做功，部分机械能转化成内能，但能量的总量是守恒的，故A正确，D错误； B．在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能所以小球的机械能总量会减小，故B错误； C．在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能做功改变物体的内能，故C错误。 故选A。 【变式2】有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　） A．装置所具有的机械能始终不变 B．如果没有能量补充，装置最终会停下来 C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化 【答案】B 【详解】ABC．由于装置运转过程中需要克服摩擦做功，装置所具有的机械能会不断减小，如果没有能量补充，装置最终会停下来，故AC错误，B正确； D．装置中小球的动能和重力势能不断地发生相互转化，故D错误。 故选B。 【变式3】关于能量守恒定律，下列说法正确的是（　　） A．能量可以凭空消失 B．能量可以凭空产生 C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变 D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律 【答案】C 【详解】ABC．由能量守恒定律可知，能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量保持不变，故AB错误，C正确； D．能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故D错误。 故选C。 方法技巧 一、识别能量转化的方法 看关键字词：一般有“动”字的对应的是机械能；有“热”字的对应的是内能；有“电”字的对应的是电能。看能量的形式是否发生变化：发生变化的则为能量的转化；没有发生变化的则为能量的转移。 ‌二、对能量转化和转移的理解 能量转化和转移是整个自然界中能量的转化和转移，不是局部的。在分析有关现象时，要整体考虑，防止得出片面的结论。如在密闭的房间里吹电风扇，人会感到凉爽，但室温并没有降低。人感到凉爽的原因是电风扇吹出来的风加快了人体表面汗液的蒸发，而蒸发吸热，所以人感到凉爽；而从总体上来看，电风扇转动的过程中消耗了电能，一部分电能转化为内能，所以室内温度不仅不下降反而会上升。 巩固训练 1．下列对能量转化的描述错误的是（　　） A．发电机工作：机械能——电能 B．蓄电池放电：电能——化学能 C．萤火虫发光：生物质能——光能 D．内燃机工作：化学能——内能——机械能 【答案】B 【详解】A．发动机工作时，将机械能转化为电能，故A正确，不符合题意； B．蓄电池放电时，蓄电池相当于电源，是将化学能转化为电能，故B错误，符合题意； C．萤火虫发光时，将自身的生物质能（化学能）转化为光能，故C正确，不符合题意； D．内燃机工作时，燃料的化学能转化为内能，内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。 故选B。 2．下列现象中，没有发生能量转化的是（    ） A．锯木头时，锯条发热 B．点燃的爆竹腾空而起 C．手摸热水袋感到暖和 D．手冷时搓手取暖 【答案】C 【详解】A．锯木头时，锯条发热是由于摩擦做功，机械能转化为内能，故A不符合题意； B．爆竹腾空而起是火药燃烧释放化学能，转化为热能和机械能，故B不符合题意； C．手摸热水袋感到暖和时，热量通过热传递转移到手，属于内能的转移，能量形式未改变，故C符合题意； D．搓手取暖是通过摩擦做功，机械能转化为内能，发生了能量转化，故D不符合题意。 故选C。 3．如图是小徽学了能量守恒后设计的一个小蒸汽轮机，下列说法不正确的是（　　） A．能量在转化的过程中总量越来越少 B．酒精在燃烧的过程中，是将化学能转化为内能 C．能量的转化和转移都是有方向的 D．轮子的转动说明永动机是不可以实现的 【答案】A 【详解】A．能量在转化的过程中是守恒的，能的总量保持不变。故A错误，符合题意； B．燃烧是化学变化，酒精燃烧时将化学能转化为内能。故B正确，不符合题意； C．能量的转化和转移是有方向的，如内能在转移时，只能从温度高的物体（物体高温部分）向低温物体（物体的低温部分）转移。故C正确，不符合题意； D．根据能量转化与守恒定律可知，永动机是不可以实现的。这个现象中，轮子的转动，消耗了内能。故D正确，不符合题意。 故选A。 4. 下列有关能量的转化和守恒的说法中，正确的是（　　） A．用打气筒给自行车轮胎打气，筒壁发热，是内能转化为机械能 B．太阳能热水器将水加热，是太阳能转化为水的内能 C．冬天用热水袋取暖，热水袋变凉，是机械能转化为内能 D．如图所示的“永动机”模型，说明能量可以凭空产生 【答案】B 【详解】A．用打气筒打气时，打气筒筒壁发热，压缩空气做功，将机械能转化为内能，故A错误； B．太阳能热水器中的水变热，消耗太阳能，产生内能，是太阳能转化为内能，故B正确； C．冬天用热水袋取暖，热水袋变凉，属于能量的转移，不是能量的转化，故C错误； D．永动机不可能实现，因为能量转化过程中能量损耗，它没有遵循能量守恒定律，故D错误。 故选B。 5．下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（     ） A．钻木取火是将内能转化为机械能 B．氢气燃烧是将化学能转化为内能 C．汽油机工作过程中，燃料完全燃烧放出的内能只有部分转化为机械能，剩下的能量凭空消失了 D．人们对太阳能的开发和利用说明能量可以凭空产生 【答案】B 【详解】A．钻木取火是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A错误； B．氢气燃烧的过程中放出热量，是将化学能转化为内能，故B正确； C．汽油机工作过程中，燃料完全燃烧放出的内能只有部分转化为机械能，剩下的能量被机器吸收或散失到空气中，并不是凭空消失了，故C错误； D．人们对太阳能的开发和利用是将太阳能转化为电能或内能等，根据能量守恒定律，这些能量并不是凭空产生的，故D错误。 故选B。 6．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球弹起的高度越来越小，说明小球在此过程中能量不守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．在小球的运动过程中，有一部分机械能转化成了内能 D．此过程说明了能量守恒定律是需要建立在一定的条件之上才能成立的 【答案】C 【详解】A．由图可知，小球弹起高度越来越小，是因为运动过程中机械能转化为内能，如：空气阻力、与地面碰撞的能量损失，但整个系统的总能量是守恒的（机械能 + 内能的总量不变），并非能量不守恒，故A错误； B．在小球的运动过程中，与空气摩擦做功、与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，散失到了空气中和地面上，所以小球的机械能总量会减小，故B错误； C．小球运动时，因空气阻力摩擦、与地面碰撞，一部分机械能转化为内能，如：小球和空气的内能增加，导致机械能减少，弹起高度降低，故C正确； D．能量守恒定律是普遍成立的自然规律，不需要建立在特定条件之上。小球的现象只是机械能与内能的转化，总能量始终守恒，是没有条件的，故D错误。 故选C。 7．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后到达最高点C，下列分析不正确的是（　　） A．整个过程只有重力对小球做功 B．小球在A、B、C三点的速度大小关系是vC＜vB＜vA C．小球在运动过程中能量是守恒的 D．小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功 【答案】A 【详解】A．小球受到竖直向下的重力的作用，下落中，竖直方向移动了距离，小球的重力是做功的，因为是粗糙的弧形轨道，所以受摩擦力，要克服摩擦力做功，故A错误，符合题意； B．小球运动过程中，要克服摩擦力做功，机械能减小，小球质量不变，小球在A、B两点时等高，故重力势能相等，但机械能减小，故B点动能较小，速度较小，小球在C点时的高度最高，即重力势能最大，但机械能减小，故C点时动能最小，速度最小，故小球在A、B、C三点的速度大小关系是vC＜vB＜vA，故B正确，不符合题意； C．根据能量守恒定律可知，小球在运动过程中能量是守恒的，故C正确，不符合题意； D．小球下落过程中，减小的动能全部用来克服摩擦力做功，所以小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功，故D正确，不符合题意。 故选A。 8．如图所示，我国在文昌卫星发射中心用长征五号运载火箭将“嫦娥五号”发射升空，下列说法正确的是（    ） A．用液态氢做燃料，原因之一是因为氢的热值大 B．液态氢在燃烧过程中，将内能转化为化学能 C．火箭在大气层中加速升空时，能量不守恒 D．火箭在大气层中加速升空时，动能不变 【答案】A 【详解】A．用液态氢做燃料，原因之一是因为氢的热值大，完全燃烧相同质量的燃料，液态氢放出的热量更多，故A正确； B．液态氢在燃烧过程中，将化学能转化为内能，故B错误； C．火箭在大气层中加速升空时，其机械能变大，但总的能量仍遵循能量守恒定律，能量守恒，故C错误； D．火箭在大气层中加速升空时，其质量不变、速度变大，动能变大，故D错误。 故选A。 9．实验装置如图所示，用酒精灯加热试管，使试管内的水沸腾，将小风车放在试管口。观察到玻璃管口冒“白气”，小风车叶轮转动。以下对观察到的现象分析正确的是（　　） A．玻璃管口冒出的“白气”是汽化成的水蒸气 B．加热使水升温是通过做功的方式改变水的内能 C．小叶轮的转动说明永动机是可以实现的 D．小叶轮转动是水蒸气的内能转化为叶轮的机械能 【答案】D 【详解】A．玻璃管口冒出的“白气”，是水蒸气上升遇冷液化形成的小水滴，故A错误； B．加热使水升温是通过热传递的方式改变水的内能，故B错误； C．永动机违反了能量守恒定律，是不可能实现的，故C错误； D．燃料燃烧的过程是化学能转化为内能，通过热传递的方式将内能传递给水，水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气驱动叶轮转动， 将内能转化为叶轮的机械能， 故D正确。 故选D。 10．下列实例中，属于能量转移的是（    ） A．水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 B．两手相互搓一搓，手心发热 C．给电灯通电，电灯发光 D．用暖手宝捂手，手心变热 【答案】D 【详解】A．水沸腾以后，壶盖被水蒸气顶起，是因为水蒸气对壶盖做功，内能转化为机械能，属于能量的转化，故A不符合题意； B．两手相互搓一搓，手心发热，是做功改变了手的内能，机械能转化为内能，属于能量的转化，故B不符合题意； C．给电灯通电，电灯发光，是由电能转化为光能和内能，属于能量的转化，故C不符合题意； D．用暖手宝捂手，手心变热，是因为暖手宝的内能转移到了手心，是热传递改变了物体的内能，属于能量的转移，故D符合题意。 故选D。 11．“多米诺骨牌”是一项有趣的活动。如图所示，按一定距离排列的骨牌，轻轻推倒第一块小木板就会产生连锁反应，使最后一块大木板被推倒，下列说法中正确的是（　　） A．骨牌在倒下时将重力势能转化成内能 B．利用较少的能量就可以产生较多的能量，整个过程能量不守恒 C．前面木块与后面木块相互作用时，将一部分机械能传递给后面木块 D．“连锁反应”过程中机械能是守恒的 【答案】C 【详解】A．骨牌倒下时重心会降低，即高度降低，骨牌质量不变，所以其重力势能会减小，速度增加，动能增加，因此是将重力势能转化为动能，故A错误； B．能量守恒定律是自然界最基本定律之一，能量不可能凭空产生，利用较少的能量不可能产生较多的能量，骨牌在倒下时，整个过程能量守恒，故B错误； C．前面木块与后面木块碰撞时，将一部分机械能传递给后面木块，前面的木块机械能减小，故C正确； D．“连锁反应”过程中存在摩擦阻力，部分机械能转化成内能，机械能不守恒，故D错误。 故选C。 12. 2025年1月，中国“人造太阳”核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。这说明能量的转化具有 性。 【答案】方向 【详解】能量的转化具有方向性：能量可以从一种形式转化为另一种形式，但转化过程往往具有特定的方向。在核聚变中，核能可转化为内能，但内能无法自发地反向转化为核能，这体现了能量转化的方向性。 13．如图所示是某科技馆展出的小型低碳化未来汽车，汽车顶部的叶子实际上是一个高效光电转换器，光电转换器的能量转化过程是 转化成 （填能量名称），该过程中能量的总和 （填“增加”“减少”或“保持不变”） 【答案】太阳能 电能 保持不变 【详解】汽车顶部的叶子安装的是高效光电转换器，它吸收太阳能，产生电能，是把太阳能转化为电能的装置。 根据能量守恒定律可知，该过程中能的总量保持不变。 14．如图，轻轻碰倒第一块木板就会产生连锁反应，使其余木板依次倒下。木板在倒下时，其 能会减小，并转化为 能，撞击到第二块木板，由于能量的传递以及每块站立的木板都具有重力势能，其机械能就会比前面的木板的大，这个过程 （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 【答案】 重力势能 动 遵循 【详解】木板倒下时重心会降低，即高度降低，木板质量不变，所以其重力势能会减小；木板的重力势能减小后会使得木板倒下速度增大，所以木板的重力势能转化为了动能。 能量守恒定律是最基本的定律之一，是指自然界中总能量保持不变，即使木板产生连锁反应，后边的木板比前边木板的机械能大，但仍然遵循能量守恒定律。 15．电动汽车在行驶时，电能主要转化为 能；而电动机产生的热量很难回收，这是因为能量的转化和转移是具有 的。有人认为汽车在行驶过程中，可以使发电机发电，从而永远运动下去，这种说法违背了 定律。 【答案】 机械 方向性 能量守恒 【详解】电动汽车在行驶时，消耗电能，获得机械能，因此是将电能主要转化为机械能。 在汽车制动时，与轮胎接触的地面、轮胎及空气等获得的内能，无法自动转化回去，这是因为能量的转移和转化具有方向性的。 无论技术如何改进，汽车也不可能一边行驶，一边发电，永远运动下去，因为能量在转化过程中必然会有一部分转化为内能或做额外功消耗掉，因此，这种观念违背了能量守恒定律。 16．2025年9月16日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭——远征一号S上面级，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。在发射火箭过程中，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的 能，整个发射过程中能量遵循 定律。 【答案】 机械 能量守恒 【详解】[1]火箭发动机属于热机，在发射火箭过程中，燃料燃烧释放的内能转化为机械能。 [2]能量守恒定律是自然界最基本定律之一，任何能量的转化和转移均遵循能量守恒定律，因此整个发射过程中能量遵循能量守恒定律。 17．新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”如图所示，为了实现中国2030年前“碳达峰”；新疆的风力发电站可以将风能转化为 能从而减少CO2的排放。在转化过程中，能的总量 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 电 不变 【详解】[1]风是流动的空气，空气具有质量和速度，则风具有动能；风力发电时将风能转化为电能。 [2]能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式或是从一个物体转移到另一个物体，能量的总量保持不变。 18．抽水蓄能是利用电网用电低谷期过剩的电能，通过电动抽水泵将低处下水库的水抽到高处上水库储存起来，然后待用电高峰期再释放上水库中的水，冲击水电站中的水轮发电机组发电，输送回电网，工作原理示意图如图所示。我国的河北丰宁电站是目前世界上装机容量最大的抽水蓄能电站，上水库容量为4.5×107m3，上水库一次储满的水若全部通过隧洞下落400m高度，冲击水轮发电机组发电，可获得1.44×1014J的电能。（，g取10N/kg） （1）抽水蓄能的能量转化过程是将过剩的电能转化为水的 能，在需要的时候再通过发电机组转化为 能，输送回电网； （2）水轮发电机组的发电效率为多少？ 【答案】（1）重力势，电；（2）80% 【详解】（1）抽水过程中，电动抽水机消耗电能，将水抽到高处，水的高度增加，重力势能增大，所以是将过剩的电能转化为水的重力势能。 发电时，上水库的水冲击水轮发电机组，水的机械能转化为电能，所以通过发电机组转化为电能输送回电网。 （2）上水库容量为4.5×107m3，水的密度为1.0×103 kg/m3，水的质量 m=ρV=1.0×103 kg/m3×4.5×107m3=4.5×1010kg 水的重力为G=mg=4.5×1010kg×10N/kg=4.5×1011N 水从高度400m处下落，重力做功W=Gh=4.5×1011N×400m=1.8×1014J 水轮发电机组输出的电能为1.44×1014J，故发电效率 19. 近日媒体报道：国产C919即将投入使用，将打破波音空客巨头垄断地位！我国具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919已完成多次试飞，若C919以200m/s的速度匀速直线航行50s，消耗航空燃油2×103kg，飞机发动机的功率为8.8×108W（航空燃油的热值为4×107J/kg）。求： （1）航空燃油燃烧过程中将 能转化成 能； （2）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少 ？ （3）发动机的效率是多少 ？ （4）飞机在航行过程中的阻力是多少 ？ 【答案】 化学 内 8×1010J 55% 4.4×106N 【详解】（1）航空燃油燃烧过程中，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能。 （2）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为 Q放=mq=2×103kg×4×107J/kg=8×1010J （3）飞机航行100s牵引力做功为 W=Pt=8.8×108W×50s=4.4×1010J 发动机的效率为 （4）由 可知飞机飞行时的牵引力为 因为飞机做匀速直线运动，受到牵引力和阻力是平衡力，故飞机在航行过程中的阻力 f=F=4.4×106N 20．人造地球同步卫星发射过程可简化为点火加速、离开大气层后关闭发动机自由上升和调整姿态三个阶段。从地面上看，它相对于地球静止于赤道上空，与地球转动同步，故称地球同步卫星。在赤道上空约为36000km的高度上布设3颗通讯卫星，可实现除两极外的全球通讯。地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作。 （1）同步卫星相对于地面是 （选填“运动”或“静止”）的； （2）点火加速阶段中能量转化为：化学能→ 能→ 能； （3）同步卫星在点火加速阶段中动能 ，重力势能 ，机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）； （4）从地面发送电磁波信号通过同步卫星返回至少需要 s（电磁波传播速度3.0×108m/s）。 【答案】 静止 内 机械 增大 增大 增大 0.24 【详解】（1）同步卫星相对于地面来说没有发生位置的变化，所以以地面做参照物，同步卫星是静止的。 （2）点火加速阶段中，燃料燃烧发生化学变化，这时燃料的化学能转化为内能，然后内能做功，又转化为机械能。 （3）同步卫星在点火加速阶段中，质量不变，但速度增大，所以其动能增大；又因为高度增加，所以其重力势能增大，而机械能等于动能和重力势能的和，所以机械能也增大。 （4）由题意可知，从地面发送电磁波信号通过同步卫星返回过程中，无线电波传播的距离为 s=36000km×2=72000km=7.2×107m 又因为电磁波的传播速度为3.0×108m/s，根据v=s/t可得，从地面发送电磁波信号通过同步卫星返回至少需要的时间为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 能量的转移和转化 目录 学习目标 1 思维导图 2 知识梳理 2 知识点一、能量的转移或转化 2 知识点二、能量守恒定律 3 方法技巧 4 方法技巧一、 识别能量转化的方法 4 方法技巧二、 对能量转化和转移的理解 4 巩固训练 5 学习目标 1. 了解能量及其存在的多种形式。 2. 知道能量的转移和转化，能解释一些常见现象中的能量转化过程。 3. 理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。 重点：理解能量守恒定律。 难点：理解能量守恒定律。 思维导图 知识梳理 知识点一、能量的转化和转移 1. 物质不同的运动形式对应不同的能量 （1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。 （2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都具有内能。 （3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。 （4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。 （5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。 （4）核能：即原子能。原子核结构发生变化放出的能量。 2. 能量的转化和转移 不同形式的能量在一定条件下都可以转移或转化。 【典例1】能量转化是非常普遍的现象，下列关于能量转化的叙述正确的是（    ） A．洗衣机甩干衣服时，将内能转化为机械能 B．给蓄电池充电时，将化学能转化为电能 C．炉灶中烘焙燃烧时，将内能转化为化学能 D．植物吸收太阳光进行光合作用，将光能转化为化学能 【变式1】下列过程中，能量发生转化的是 ，能量发生转移的是 。（均填序号） ①杯中的热水慢慢变凉 ②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴 ③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来 ④抱住热水袋，会感到双手暖和 ⑤在磨刀石上磨刀时，刀会变热 【变式2】下列现象中属于能量转移的是 ，属于能量转化的是 。 【变式3】下列现象中，属于内能转化为机械能的是 A．用打气筒打气，气筒壁发热 B．锯木头时，锯条发热 C．用电熨斗烫衣服，电熨斗发热 D．被点燃的冲天炮腾空而起 知识点二、能量守恒定律 1. 能量守恒定律 能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式转化为其他 ，或者从一个物体转移到其他 ，或者从物体的一部分转移到其他部分；在转化或转移的过程中，能量的总和保持 。 2. 对能量守恒定律的理解 （1）能量守恒定律，是自然界 、 的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。 （2）能量守恒定律包括“能量 ”和“能量 ”两个方面。 3. 永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过，因为违背了能量守恒定律。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本 制造出永动机。 4. 能量转化或转移的过程不仅遵循能量守恒定律，还具有方向性。 【典例1】原子是由原子核和 组成的，原子核是由带正电的质子和 的中子组成的。 【变式1】如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（    ） A．小球弹起的高度越来越小，在此过程中能量守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．在小球的运动中是通过热传递的方式使其内能增加 D．小球和地面之间发生撞击，内能转化为机械能 【变式2】有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　） A．装置所具有的机械能始终不变 B．如果没有能量补充，装置最终会停下来 C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化 【变式3】关于能量守恒定律，下列说法正确的是（　　） A．能量可以凭空消失 B．能量可以凭空产生 C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变 D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律 方法技巧 一、识别能量转化的方法 看关键字词：一般有“动”字的对应的是机械能；有“热”字的对应的是内能；有“电”字的对应的是电能。看能量的形式是否发生变化：发生变化的则为能量的转化；没有发生变化的则为能量的转移。 ‌二、对能量转化和转移的理解 能量转化和转移是整个自然界中能量的转化和转移，不是局部的。在分析有关现象时，要整体考虑，防止得出片面的结论。如在密闭的房间里吹电风扇，人会感到凉爽，但室温并没有降低。人感到凉爽的原因是电风扇吹出来的风加快了人体表面汗液的蒸发，而蒸发吸热，所以人感到凉爽；而从总体上来看，电风扇转动的过程中消耗了电能，一部分电能转化为内能，所以室内温度不仅不下降反而会上升。 巩固训练 1．下列对能量转化的描述错误的是（　　） A．发电机工作：机械能——电能 B．蓄电池放电：电能——化学能 C．萤火虫发光：生物质能——光能 D．内燃机工作：化学能——内能——机械能 2．下列现象中，没有发生能量转化的是（    ） A．锯木头时，锯条发热 B．点燃的爆竹腾空而起 C．手摸热水袋感到暖和 D．手冷时搓手取暖 3．如图是小徽学了能量守恒后设计的一个小蒸汽轮机，下列说法不正确的是（　　） A．能量在转化的过程中总量越来越少 B．酒精在燃烧的过程中，是将化学能转化为内能 C．能量的转化和转移都是有方向的 D．轮子的转动说明永动机是不可以实现的 4. 下列有关能量的转化和守恒的说法中，正确的是（　　） A．用打气筒给自行车轮胎打气，筒壁发热，是内能转化为机械能 B．太阳能热水器将水加热，是太阳能转化为水的内能 C．冬天用热水袋取暖，热水袋变凉，是机械能转化为内能 D．如图所示的“永动机”模型，说明能量可以凭空产生 5．下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（     ） A．钻木取火是将内能转化为机械能 B．氢气燃烧是将化学能转化为内能 C．汽油机工作过程中，燃料完全燃烧放出的内能只有部分转化为机械能，剩下的能量凭空消失了 D．人们对太阳能的开发和利用说明能量可以凭空产生 6．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球弹起的高度越来越小，说明小球在此过程中能量不守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．在小球的运动过程中，有一部分机械能转化成了内能 D．此过程说明了能量守恒定律是需要建立在一定的条件之上才能成立的 7．如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后到达最高点C，下列分析不正确的是（　　） A．整个过程只有重力对小球做功 B．小球在A、B、C三点的速度大小关系是vC＜vB＜vA C．小球在运动过程中能量是守恒的 D．小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功 8．如图所示，我国在文昌卫星发射中心用长征五号运载火箭将“嫦娥五号”发射升空，下列说法正确的是（    ） A．用液态氢做燃料，原因之一是因为氢的热值大 B．液态氢在燃烧过程中，将内能转化为化学能 C．火箭在大气层中加速升空时，能量不守恒 D．火箭在大气层中加速升空时，动能不变 9．实验装置如图所示，用酒精灯加热试管，使试管内的水沸腾，将小风车放在试管口。观察到玻璃管口冒“白气”，小风车叶轮转动。以下对观察到的现象分析正确的是（　　） A．玻璃管口冒出的“白气”是汽化成的水蒸气 B．加热使水升温是通过做功的方式改变水的内能 C．小叶轮的转动说明永动机是可以实现的 D．小叶轮转动是水蒸气的内能转化为叶轮的机械能 10．下列实例中，属于能量转移的是（    ） A．水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 B．两手相互搓一搓，手心发热 C．给电灯通电，电灯发光 D．用暖手宝捂手，手心变热 11．“多米诺骨牌”是一项有趣的活动。如图所示，按一定距离排列的骨牌，轻轻推倒第一块小木板就会产生连锁反应，使最后一块大木板被推倒，下列说法中正确的是（　　） A．骨牌在倒下时将重力势能转化成内能 B．利用较少的能量就可以产生较多的能量，整个过程能量不守恒 C．前面木块与后面木块相互作用时，将一部分机械能传递给后面木块 D．“连锁反应”过程中机械能是守恒的 12. 2025年1月，中国“人造太阳”核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。这说明能量的转化具有 性。 13．如图所示是某科技馆展出的小型低碳化未来汽车，汽车顶部的叶子实际上是一个高效光电转换器，光电转换器的能量转化过程是 转化成 （填能量名称），该过程中能量的总和 （填“增加”“减少”或“保持不变”） 14．如图，轻轻碰倒第一块木板就会产生连锁反应，使其余木板依次倒下。木板在倒下时，其 能会减小，并转化为 能，撞击到第二块木板，由于能量的传递以及每块站立的木板都具有重力势能，其机械能就会比前面的木板的大，这个过程 （选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 15．电动汽车在行驶时，电能主要转化为 能；而电动机产生的热量很难回收，这是因为能量的转化和转移是具有 的。有人认为汽车在行驶过程中，可以使发电机发电，从而永远运动下去，这种说法违背了 定律。 16．2025年9月16日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭——远征一号S上面级，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。在发射火箭过程中，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的 能，整个发射过程中能量遵循 定律。 17．新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口，大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”如图所示，为了实现中国2030年前“碳达峰”；新疆的风力发电站可以将风能转化为 能从而减少CO2的排放。在转化过程中，能的总量 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 18．抽水蓄能是利用电网用电低谷期过剩的电能，通过电动抽水泵将低处下水库的水抽到高处上水库储存起来，然后待用电高峰期再释放上水库中的水，冲击水电站中的水轮发电机组发电，输送回电网，工作原理示意图如图所示。我国的河北丰宁电站是目前世界上装机容量最大的抽水蓄能电站，上水库容量为4.5×107m3，上水库一次储满的水若全部通过隧洞下落400m高度，冲击水轮发电机组发电，可获得1.44×1014J的电能。（，g取10N/kg） （1）抽水蓄能的能量转化过程是将过剩的电能转化为水的 能，在需要的时候再通过发电机组转化为 能，输送回电网； （2）水轮发电机组的发电效率为多少？ 19. 近日媒体报道：国产C919即将投入使用，将打破波音空客巨头垄断地位！我国具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919已完成多次试飞，若C919以200m/s的速度匀速直线航行50s，消耗航空燃油2×103kg，飞机发动机的功率为8.8×108W（航空燃油的热值为4×107J/kg）。求： （1）航空燃油燃烧过程中将 能转化成 能； （2）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少 ？ （3）发动机的效率是多少 ？ （4）飞机在航行过程中的阻力是多少 ？ 20．人造地球同步卫星发射过程可简化为点火加速、离开大气层后关闭发动机自由上升和调整姿态三个阶段。从地面上看，它相对于地球静止于赤道上空，与地球转动同步，故称地球同步卫星。在赤道上空约为36000km的高度上布设3颗通讯卫星，可实现除两极外的全球通讯。地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作。 （1）同步卫星相对于地面是 （选填“运动”或“静止”）的； （2）点火加速阶段中能量转化为：化学能→ 能→ 能； （3）同步卫星在点火加速阶段中动能 ，重力势能 ，机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）； （4）从地面发送电磁波信号通过同步卫星返回至少需要 s（电磁波传播速度3.0×108m/s）。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $